湿法混炼橡胶新材料工艺技术优势与研究进程

王宁

摘 要：在橡胶生产中，混炼是一道重要工序，主要是均匀混合生胶和其他原料，用来制作混凝胶。文章简述了湿法混炼橡胶新材料工艺技术要点，分析了其技术应用优势，进一步总结了当前湿法混炼橡胶新材料工艺的研究成果与发展方向。

关键词：湿法混炼橡胶;新材料;工艺技术;优势;研究进程

橡胶加工生产中，混炼作为最基本、最重要的加工工艺，其操作中需在生胶中将各种配合剂均匀分散，以获得良好力学性能，保证胶料组成、性能一致。在橡胶加工生产中，要求混炼工艺效率高、能耗低。当前在技术发展下，湿法混炼技术大力发展，其实际应用中成效良好，在我国应用发展较快。当前对湿法混炼原理和填料表面改性等方面进行了大力研究，有效提升了产品性能，且自动化程度有所提升，有效满足了当前橡胶生产需求。

1 湿法混炼橡胶新材料工艺技术概述

在白炭黑湿法混炼工艺技术应用中，实际操作时需将加工的白炭黑和炭黑填料制作为水分散体，以液态形式混合橡胶乳胶，在经过加工后生产含出橡胶混凝叫。制备白炭黑散体中，需均匀分散谁、白炭黑和处理机，以形成悬浮物。实际生产环节中，要保证湿法混炼技术发挥出良好的补强和分散效果，需要具备几项基本条件，一是在处理白炭黑后，要保证其具备一定亲橡胶烃、亲水性能，使其有效的沉降效果，乳胶粒子与白炭黑粒子共沉，均匀分布在胶料中。第二，使用生物酶制剂分解乳胶中蛋白质，可以形成分子物能够溶于水，此情况下需要确保白炭黑补强机活性基础上，使其能够与橡胶烃作用，从而形成大的作用面积。三是将白炭黑分散体加入乳胶后，提升整个体系的化学稳定性、机械稳定性，在絮凝不会立刻产生的情况下实现充足搅拌混合，充分混合乳胶粒子和白炭黑粒子，且分散均匀。第四，共沉中需控制好材料填充比例，在填充料方面避免白炭黑流失而导致共沉胶产品出现波动[1]。

2 湿法混炼橡胶新材料工艺技术优势

2.1 绿色工艺，节能环保

相比于传统干法混炼技术，湿法混炼技术在连续混炼下其程序简化，减少了设备、人力和资源等方面投入，炼制成本得以有效降低，可以再利用水资源和废旧物资，有利于保证企业经济效益、社会效益。与干法混炼相比，湿法混炼的能耗可以降低30%左右，我国每年对橡胶需求量极大，应用湿法混炼技术可以获得显著节能成效。

2.2 满足绿色轮胎大量添加白炭黑需要

绿色轮胎的开发是轮胎工业的一次重要革命，这种轮胎中需要填充大量白炭黑，降低轮胎滚动阻力是其主要技术指标，在汽车中应用可以节油、降排目标。相关研究证明，全球二氧化碳排放中道路交通占比较大，而其中约有24%与轮胎有关，且轮胎还影响着汽车燃油油耗。汽车使用绿色轮胎可以节省燃油和二氧化碳排放，提高实际经济效益。同时在汽车行驶中，也可减少轮胎磨损，保证其实际使用性能。绿色轮胎使用与白炭黑使用相关，要达到绿色轮胎的标准，需添加大量的白炭黑，而白炭黑粒子细、容易飞扬和团聚，橡胶生产中难以通过普通混炼方法将打开白炭黑添加进去，无论是技术还是成本方面都存在阻碍。而采用湿法混炼技术下，可以在液态条件下载轮胎中添加大量白炭黑，为制造绿色轮胎创造了条件。这样一来可以降低轮胎滚动阻力，提升其节油效果，轮胎生热下降的过程中其耐久性和高速型提高，对于行业持续发展有着积极意义。

2.3 提高白炭黑分散度，改善胶料性能

橡胶生产加工中，使用湿法混炼新材料技术，与普通干法比起炭黑分散度更高，且这种湿法橡胶未经塑炼分子量高，也有效促进了胶料物理机械性能的提升。首先是拉伸强度，比干法可提高约20%，满足轮胎的需求。其次就是提高了弹性、降低了生热，同时耐撕裂性能和耐切割性能得到提升。实际使用中，实际里程磨耗型好，单耗得以提升。最后就是门尼粘度得以降低，使得胶料加工性能得以改善。同时。湿法混炼技术下，有助于我国橡胶生产自动化水平的提高。

3 湿法混炼橡胶新材料工艺技术研究进程

湿法混炼技术在橡胶生产中有着诸多应用优势，日常生产过程好，为实现智能化和自动化生产、提高生产效率，我国橡胶生产开发了相关应用技术，即用过化学和物理手段，制造白炭黑为亲水亲油的水分散体，在特制得混合器中充分混合改性乳胶，絮凝工段使用新型无酸工艺，可以有效降低生产中废水排放量和生产用水。采用新热风干燥技术，以挤压方式脱水、干燥和造粒，可以节省烘干时间。同时，生产线自动化技术的应用。使得称量、压块和包装等工作自动完成。这些技术的应用带来了良好的经济效益，减少了三废排放量，具有广阔的市场应用前景。

3.1 炭黑和乳胶混炼

炭黑的应用可以使橡胶基体的性能得以提升，包括其拉伸强度、耐磨性和抗撕裂性，且可以使橡胶加工性能提升，在轮胎工业广泛作为补强填料使用。但炭黑的原生粒径小、比表面积大、易团聚等特点下，导致其在聚合物基体中难以均匀分散，不利于其补强效果的发挥。

为爆炸在乳胶中炭黑能够有效分散，实现与乳胶分子的良好结合，在相关研究中使用苯乙烯磺酸钠改性炭黑表面包覆，字水溶液中改性炭黑的分散稳定性好，且可以很好地结合天然橡胶。在分析混炼的硫化胶力学性能中，发现其撕裂强度、拉伸强度、断裂伸长率都有所提升。在使用硫酸铵改性炭黑的实验中，证明可以提高炭黑亲水性，经过改性后，岩黑粒径小，且可以更有效结合橡胶界面，其在乳胶中分散性强。相比于干法混炼，湿法混炼制备的炭黑复合材料拉伸强度、撕裂强度等性能大大提升。利用原位球摩法改性，并加入修饰剂可以使炭黑在水体中具有良好的分散性和稳定性。修饰剂静电作用和π-π共轭作用下，改性炭黑顺利结合乳胶界面，材料力学性能得以改善。

当前湿法混炼技术大力发展，为满足大批量生产需求，需继续加深对相关工艺条件的研究，通过实验筛选炭黑湿法混炼工艺参数和技术条件，确定最佳炭黑用来和凝聚剂等，以获得质量优良的硫化胶。炭黑生产中使用连续湿法混炼工艺，可以快速将乳胶和炭黑凝固干燥，填料与橡胶间良好作用，避免降解聚合物。虽然在湿法混炼中，炭黑的性能优良，但在进一步发展中还需解决工艺条件筛选、炭黑分散等问题。

3.2 白炭黑混炼

与炭黑填充相比，使用白炭黑填充制作的轮胎其滚动阻力小、胶料滞后损失地、抗湿抗滑能力强，可以达到绿色轮胎的标准。通过湿法混炼，白炭黑可以在水中分散，从而与乳胶充分融合。与干法混炼相比，其污染和能耗低，而实际效果好。湿法混炼技术解决了白炭黑和橡胶件难以相互作用的问题，为绿色轮胎生产提供率了技术条件。

當前白炭黑湿法混炼技术主要由乳液共沉法、乳液共凝法和溶胶--凝胶法，当前应用比较广泛的是较为简单的乳液共沉法，加工中使用分散剂和防沉剂等可以使白炭黑均匀分布在水介质中，通过机械力可以融合乳胶。乳液絮凝法与共沉法不同的是在乳液状态下可以使用白炭黑，省去了干燥工序，且有效提升了性能。溶胶--凝胶法主要分为两个步骤，首先需在橡胶基体中注入前驱体，其次就是进行水解反应、缩合反应生产白炭黑粒子，此方法下可以获得分布均匀、性能优良的白炭黑。

3.3 石墨烯混炼

以湿法混炼技术在橡胶中添加石墨烯，可以使两者的结合性得以改善，且不需要有机溶剂的添加，对环境破坏小，利于实现绿色生产。乳液共沉法制作的复合材料具有更佳的导电性、导热性，以机械混合法制作材料性能差无法形成网络结构。在相关研究中显示，可以使用石墨烯围绕粒子产生隔离网，在机械混合下破坏时候模型网络，进而得到石墨烯均匀分布橡胶材料。

此外，我国湿法混炼发展中，也突破了一些其他的填充物，比如高岭土和稀土等，比如稀土和高岭土掺杂界面稳定，均匀分布于NR基体，可以使用填充硫来改善橡胶拉伸强度等。

4 结束语

当前我国湿法混炼橡胶新材料工艺技术获得很大突破，在实际应用中体现出了诸多优势和使用价值。在未来应用中，需进一步做好相关研究工作，开发自动生产线技术、湿法混炼连续生产技术等，提升橡胶生产水平。

参考文献：

[1]李红江.湿法混炼橡胶新材料工艺技术优势与研究进程[J].当代化工研究，2020，（1）：119-120.